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二氧化鈦光催化技術成功拓展到可見光區
發布時間:2018-09-21  來源:床上網
摘要: 中科院化學所光化學院重點實驗室日前成功利用染料(二氧化鈦)可見光光催化反應原理,有效避免了空穴和羥基自由基的產生,可在常溫常壓下直接利用分子氧,高選擇性地將醇類化合物氧化為對應的醛,成功將可見光催化用于有機物的綠色選擇性氧化反應。 在...
中科院化學所光化學院重點實驗室日前成功利用染料/TiO2(二氧化鈦)可見光光催化反應原理,有效避免了空穴和羥基自由基的產生,可在常溫常壓下直接利用分子氧,高選擇性地將醇類化合物氧化為對應的醛,成功將可見光催化用于有機物的綠色選擇性氧化反應。 在國家自然科學基金委、科技部以及中科院的資助下,該課題組成功地將光催化反應從紫外光區拓展到可見光區,從而實現在太陽光照射下光催化消除污染物的研究。通過對光催化機理的不斷深入研究,科研人員發現,在光催化反應過程中,如果能夠抑制染料自由基和氧氣及活性氧物種的反應,就可以使染料分子催化循環而不發生降解。他們選擇具有適合氧化還原電位的蒽醌類染料茜素紅(一種便宜的商品化染料),構建了可見光光催化體系。在可見光照射下,茜素紅可高選擇性地氧化有機溶劑中的醇類化合物,生成相應的醛類化合物。該體系適用于芳香醇、脂肪醇、含α-β雙鍵的醇、含氮雜原子的醇等一級醇的選擇性氧化,選擇性高于99%,轉化數(TON)可高于600。 與現有醇類催化氧化的方法,如在高溫高壓條件下使用貴金屬的催化反應,或使用強氧化劑以及過氧酸等的氧化方法相比,該體系可在室溫下進行,以可見光為驅動力,以氧氣為氧化劑,體系中不涉及貴金屬和過渡金屬離子,也沒有強氧化劑和酸堿,是一種綠色的選擇性氧化方法。 據了解,二氧化鈦光催化作為一種綠色的氧化方法,在有機污染物降解方面的應用越來越受到重視。此前所應用的非可見光——紫外光激發二氧化鈦所產生的空穴及羥基自由基具有很強的氧化性,雖然能夠將大部分有機污染物氧化分解為二氧化碳、水等無機產物,但因為這種催化產生的是無選擇性的強氧化能力,使得光催化選擇性氧化方面的研究一直進展緩慢。
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